基于STM32的信号存储测试系统设计(3)
2.1 总体结构
系统的结构如图2.1所示，该图表明了系统各部分之间的相互关系[ ]。
其工作流程是:把系统和前端模拟传感器相连接，一同放置到被测环境中，系统不断采集、A/D转换传感器的输出电压，将转换后所得的数字信号存储到外部串行flash存储器中，同时将转换后得到的数字信号与设定的值进行比较，当被测电压值满足设定条件后，开始正式的采集并存储信号。当实验结束后将该系统取出，跟计算机相连接读出存储的数据，进而可以在计算机中对数据进行运算处理。
如图2.1所示，电池模块、串行flash存储器和STM32微控制器便是存储测试系统的各个主要组成部分。
a)模拟传感器
传感器是根据测试信号以及测试要求选用或专门设计的模拟传感器，由它将被测非电量转换成电压信号，以供后面的存储测试系统进行数据采集[ ]。
b)STM32微控制器
微控制器模块是存储测试系统的核心部分，它在进行数据转换与存储之前，先经上位机对其进行参数设定。设定完毕后，微控制器的AD转换模块接收模拟传感器输出的模拟电压信号，再将模拟电压信号转换成数字信号，并不断的按顺序存储到外部存储器中。AD转换器在进行数模转换的同时，把转换所得的数字信号和内部设置的触发值进行比较，当所得数字信号满足触发要求时，经一定的算法对外部存储空间的存储地址进行定位计算，并根据定位后的地址开始正式的数据采集与存储。待现场试验完成后，由微控制器将数据从存储器中读出，并通过串口将测试结果上传到计算机做进一步处理[ ～ ]。
c)电池模块
电池模块负责存储测试系统的电源供应，既要保证数据采集与存储过程中的供电，又要保证信息在存储器中保存时所需的供电要求。电源是系统的工作根本，为了满足需要，所使用的电源必须具有高稳定性、大容量、体积小和一定的抗恶劣环境的能力。在存储测试系统中使用的能源有干电池、扣式电池和锂电池等，可根据需要选用一组或多组电池供电。同时为了所选用的电池规格符合微控制器模块和存储器模块的电源要求，相关的转换电路可根据需要进行设计[ ]。
d)串行flash存储器
串行flash存储器的作用是存储所采集的数据，用于测试完成之后的数据上传。为了满足系统的高采集存储速度和大容量存储，系统使用的存储器应该具有一定的容量、足够的传输速度，同时兼有低功耗和高稳定性等特点，目前广泛采用的是flash存储芯片，故在存储器芯片上的选择可从flash方面考虑[ ]。
2.2 本章小结
本章对电路的整体结构进行了设计，并简要说明了该系统的工作原理和流程。根据计划实现的功能，系统硬件电路将主要针对电源的转换及供电电路、微控制器对模拟电压信号的采集转换电路、微控制器和外部flash存储器的接口电路以及系统与上位机的接口电路这四个主要方面进行设计。在硬件电路设计之后的软件设计上，将从灵活控制系统进行数据采集和A/D转换、内触发的软件实现、从外部flash的数据写入与读出 、和上位机的通讯这四个方面进行考虑。
3 存储测试系统的硬件设计与实现
本系统是基于STM32的存储测试系统，其功能是测试存储，同时为了能够对测量的相关参数进行灵活的设置，以及更加方便形象化的读取测量结果，还需要设计与上位机的交互电路，故整个系统可分为测量电路部分、存储电路部分、供电部分以及与上位机接口电路部分。系统整体电路设计如图3.1所示：
由于电路的主体部分为STM3微控制器芯片，且大部分功能的实现是基于该微控制器芯片的片内外设功能模块，故首先介绍的是系统中使用的微控制器芯片STM32F103RET6。